Физики наблюдают распределение фотонного импульса на атомном ядре и электронах.
Фотоэлектрический эффект.
Когда свет попадает в атом, фотоны передают часть своей энергии в вещество. Как именно этот импульс распределен между электронами и атомным ядром, однако, до сих пор было неясно.
Свет встречается с материей: физики впервые увидели, как фотоэлектрический эффект Эйнштейна проявляется внутри атома. Удивительно, но электрон получает большую часть фотонного импульса, чем ожидалось: он получает треть энергии, которую должна получать обычная теория атомного ядра, как сообщают исследователи в журнале "Физика природы". Причиной тому, по-видимому, является дополнительная тяга, вызванная компонентом магнитного поля света.
Альберт Эйнштейн уже описывал это фундаментальное взаимодействие света и материи в 1905 году: когда свет попадает в атом, он передает часть своей энергии. В возбужденном атоме электроны переходят на более высокий уровень энергии или даже полностью катапультируются с орбиты - атом ионизируется. Физики теперь разъяснили, как ведут себя электроны и как быстро они реагируют на световой импульс.
Однако, один вопрос остается без ответа: Как энергия фотонов распределяется между компонентами атома. Самая простая идея была бы такова: "Пока электрон связан, импульс действует на тяжелую частицу, т.е. атомное ядро"
Однако, как только электрон преодолеет порог потенциала ионизации, он становится свободным. Фотонный импульс дает ему кинетическую энергию, с которой он катапультирует себя от атома.
Атомы аргона под лазерной бомбардировкой.
Однако было неясно, применим ли этот сценарий на практике, поскольку не проводилось экспериментов, способных измерить крошечный импульс фотонов и их распределение в атоме.
Команда Дёрнера разработала и провела такой эксперимент. Ядром является так называемый спектрометр COLTRIMS - трехметровый комплекс, в котором отдельные атомы аргона могут бомбардироваться ультракороткими лазерными импульсами с двух сторон.
Из энергии и движения электронов, высвобождающихся из атомов, видно, сколько фотонного импульса получает электрон во время ионизации. Кроме того, ученые смогли исследовать, как компоненты электрического и магнитного поля высокоэнергетического лазерного луча влияют на атом и электрон.
Больше импульса для электрона.
Удивительный результат: Вопреки теории, электрон получает не только ожидаемую часть фотонного импульса, но и больше. Она уже поглощает третью часть энергии во время ионизации, которая, согласно современным предположениям, должна перейти к атомному ядру, как сообщают исследователи.
Причиной такой "дополнительной тяги", по-видимому, является магнитное поле лазерного луча.
"Мы знаем, что электроны туннелируют через узкий энергетический барьер. Только после этого они достигают энергетического потенциала, необходимого для ионизации. "Сильное электрическое поле лазерного света оттягивает электрон от атомного ядра, в то время как магнитное поле передает этот дополнительный импульс электронам. Хотя некоторые физики ранее теоретически предсказывали такое событие, это только сейчас было экспериментально доказано.
От теории к наблюдению.
Фотоэлектрический эффект изучался в течение многих лет. Благодаря эксперименту впервые стало возможным наблюдать распределение фотонного импульса в фотоэлектрическом эффекте.
Это позволило продемонстрировать то, что ранее было только теоретически предсказано: воздействие магнитного поля света на электрон, проходящего через барьер.
И хочу поделиться с вами удивительным открытием:
Суперпроводник "Лазарь", который поражает исследователей.
Удивительное открытие: минерал, который на первый взгляд кажется "обычным", оказывается чрезвычайно экзотическим сверхпроводником. Даже в сильных магнитных полях это урановое соединение остается проводящим без сопротивления - не один раз, а дважды: если магнитное поле усиливается еще больше, то сначала сверхпроводимость разрушается, а затем возвращается в другой форме. Это совершенно новая форма сверхпроводимости, пишут исследователи в журнале "Физика природы".
Будь то графен, купраты или определенные гидриды металлов: некоторые материалы могут проводить электричество практически без сопротивления - они являются сверхпроводниками.
Среди прочего, это экзотическое состояние становится возможным, когда электроны в кристаллической решетке образуют пары со специальными спиновыми ориентациями.
В то же время, исследователи также обнаружили некоторые различные формы сверхпроводимости, которые, похоже, основаны на других физических механизмах, которые, однако, были лишь частично уточнены.
Но, до сих пор казалось очевидным одно: сверхпроводникам не нравятся сильные внешние магнитные поля. Как правило, их проводимость без потерь разрушается при относительно низком магнитном воздействии.